Mạng cung cấp và phân phối điện phần 1

BÙI NGOC THƯ MẠNG CUNG CẤP PHÂN PHỐI ĐIỆN BÙI NGOC THƯ MẠNG CUNG CẤP PHÂN PHỐI ĐIỆN (ỉn lần thứ 3) NHÀ XUÃT BẢN KHOA HOC VÀ KỸ THUẬT HÀ NỘI Chịu trách nhiệm xuổt : PGS TS TÒ DĂNG HÃI Biển tập : NGUYỀN THỊ NGỌC KHUÉ NGUYỀN ĐẢNG DẬU Chế trình bày : VÀN CÀM TON THẤT HỊA BÌNH Vẽ bìa : HUONG LAN In 500 khổ 16 X 24 cm Công ty cổ phần In Hàng không Quyết định xuất sô”: 136 - 2006/CXB/321.2 - 06 KHKT In xong nộp lưu chiểu tháng 1/2007 LỜI NÓI ĐẦU Diện lục giữ vai trị then chót nghiệp cơng nghiệp hóa, dại hóa dát nước Từ khău sản xuất, truyèn tài dến phán phối diện tới hộ tiêu thu phải thục dồng bộ, dũng quy hoạch theo chiến lược phát trién lượng quốc gia Quyển sách mong muốn giói thiệu kiến thức bản, chát vật lý diện liên quan dến mạng diện cung cáp mạng diện phăn phối Qua kinh nghiệm giảng dạy môn học Mạng diện han 40 năm cho sinh viin ngành diện, tác giả thấy việc giới thiệu mơ hình tốn học, cơng cụ dại dể tính tốn hệ thống diện phức tạp, ván dè quan trọng nhát ván trình bày mặt lý thuyết cho hiểu dược tượng vật lý diện xảy mạng diện, từ dó dẻ dàng tính tốn dược tham số kỹ thuật tham số vận hành thiết mạng diện Từ kiến thức co bàn này, hy vọng bạn dọc có thề tự tìm hiểu xỗy dựng khỗng máy khó khăn tốn tổng qt vù phức tạp thiết kế vận hành, theo tiều chuẩn kỹ thuật tiêu dă dược lụa chọn Tác giả quan niệm ràng, linh vực kỹ thuật chuyển môn, chi hiểu không chưa dù, mà phải dạt dược kỹ sù dụng thành thạo, dó hàu hết chương sách dèu có ví du minh họa có tập ứng dụng So với "Giáo trình mang điện" phát hành năm 1970, "Mang cung cũp phán phối điện” nội dung sách dă dược tác giả hoàn thiện cao cập nhật thêm kiến thức mói dặc biệt số kiến thức vè kinh tế — kỹ thuật, vè thiết ké vận hành mạng diện phán phổi theo tiểu chuđn Liên Xô (cũ) nước Ảu, Mỹ Hy vọng ràng sách cung cáp cho bạn dọc, sinh viển ngành diện, kỹ sư diện, cán kỹ thuật, thõng tin thiết, giúp bạn dạt dược hiệu cao học tập nghiên cứu Mức dù có cố găng nguồn thơng tin hạn chế có nhièu ván dè bạn dọc quan tăm chưa dược dè cập tới dè cập chưa d&y dù, tác giá mong bạn dọc thõng cảm Tác già thầnh thật cám ơn ý kiến dóng góp cho quyền sách dé hồn thiện hon lùn xuất sau Các thư từ góp ý xin liẻn hệ theo dịa chỉ: Bùi Ngọc Thu, Bộ môn Cung cáp diện, Khoa Diện-Diện tử, trường Dại học Bách khoa thành phó Hị Chí Minh 268 Dường Lý Thường Kiệt, Quận 10, Thành phố Hỗ Chí Minh Xin chăn thánh cảm ơn dỗng nghiệp môn Cung cáp diện trường Dại học Bách khoa thành phó Hị Chí Minh vă mồn Hệ thóng diện trường Dại học Bách khoa Hà Nội dă dóng góp nhiều ý kiến vù dộng viên dế sách dược hoăn thănh Xin trăn trọng cảm ơn Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật dă tạo diìu kiện giúp dỡ dể hồn thành xuất bàn sớm dến tay bạn dọc Tác giả CHƯƠNG MỘT KHẨI NIỆM CHUNG VẾ MANG VÀ HỆ THỐNG DIỆN 1.1 NHƯNG ĐẶC ĐIÉM CỦA QUÁ TRÌNH SÁN XUÃT VÀ PHẦN PHÒI ĐIỆN NÀNG I Từ phát minh điện nang đến nay, điện nang đii chiếm vị trí hàng đàu nguồn nâng lượng, no' có nhiều ưu điểm tuyệt địi mà nguổn nang lương khác khơng có như: dễ dàng chuyến thành dạng nang lượng khác I nhiệt, cơ, hóa v.v ), dế chuyển tãi, hiệu suãt cao Điện nang trinh sản xuát phân phối có ba đạc diếm chủ yếu sau dây: Dặc diem thứ nhát, khác với hàu hết loại sản phẩm, diện nang sân xt ra, nói chung khơng tích trừ dược (trừ vài trường hợp cá biệt vơi cõng suất rãit nhò pin, acquy) Tại thời diốm luôn phâi đảm bảo cân bàng lượng điện nãng sân xuất tiêu thụ Dạc điếm can quán triệt nhiệm vụ quy hoạch, thiết kê hộ thõng cung cãp điện, nhàm thỏa mãn nhu câu điện thời gian kế hoạch, mà phải trình vận hành, điêu độ hệ thống diện, nham giữ vừng chát lượng diện nang, giá trị điộn ap tan só (’hát lượng điện dược đảm bảo thiết bị dùng diện cung cap rì tan sổ định mức cùa hệ thống diện vói điện áp định mức cùa thiết bị Mói mức cân bang cơng suất tác dụng p công suàt phán kháng Q hệ thống điện, xác dịnh giá trị cùa tàn so diện áp Quit trình biến đổi cùa cơng suất chi tiôu chat lượng diện nang cân bàng công suất bị phá hoại, xảy phức tạp, vi giừa chúng co' quan hệ tương hó Đế dơn giản tốn, ta coi thay dối cán bàng cơng suất I’ ảnh hường chù yếu đến tẳn sỗ, cân bàng công suất Q ảnh hưởng chủ yếu đên điện áp Cụ thể ngn phát khơng đủ công suất p cung cấp cho phụ tải thi tàn sổ bị giảm đi, ngược lại Cũng tương tự, thiếu cõng suất Q, điện áp giảm thấp ngược lại Điêu kiện cản thiết đê’ co' thể điêu chỉnh tân số điện áp hệ thổng diện phải có đủ cơng suit tác dụng phản kháng dể díip ứng nhu cầu biến đổi phụ tải (kể bù vào tổn thất công suất trinh sân xuất truyên tải điện nâng) Diẻu chinh tân số co' thực tập trung nhà máy diện hệ thống điện, đièu chinh điện ãp không thê’ tiến hành tập trung mà phỉii thực hiộn chỗ thiếu cơng suất phản kháng Tóm lại để đảm báo cân bang lượng điện nàng sản xuất điện tiêu thụ, hay nói cách khác để đạt tiêu kỹ thuật (điện áp tÁn số định mức), đống thời thỏa tiêu vận hành kinh tế, ta phải thực tốn tổng hợp vận hành hệ thóng điện phức tạp Ta có thê’ tìm hiếu kỹ vãn đê ỏ tài liệu chuyên đê D(Ịc diổm thứ hai trinh diện xảy nhanh Chảng hạn song diện từ lan truyên dây dần với tốc độ rảt lớn, xấp xì bảng tốc dộ ánh sáng Q trình ngíin mạch, sóng sét lan truyồn, đóng cát thiết bị điện, tác dộng thiết bị bảo vệ V.V xảy thời gian nhò phàn mười giây Dạc điếm đòi hòi phải dự kiến hết khÀ nang có thê’ xảy ra, tính tốn đày đủ dê’ sử dụng rộng rãi thiết bị tự động công tác vận hành diẻu độ hệ thóng điện, bao gỏm khâu bảo vệ, điêu chinh điều khiển tãc động trạng thái binh thường cố, nhàm bảo đảm hệ thống điện làm việc tin cậy kinh tế Dạc diếm thứ ba cơng nghiệp diện lực có liẻn quan chạt chẽ đê'n nhiêu ngành kinh tế quốc dân, động lực tăng nãng suất lao động, tạo nên phát triển nhịp nhàng thành phàn cấu kinh tẽ xã hội (ran 70*% tổng só diện nang sàn xuất dược sử dụng xi nghiệp cơng nghiệp, dó việc thiết kê' hợp lý vận hành kinh tê hệ thống cung câp diện có ảnh hưởng đến tồn nên kinh tế quốc dân Trừ sàn phấm vẽ diện hóa, phàn lớn sản phẩm vé khí, giá thành diện chiếm tỷ lộ nhó giá thành sản phẩm, từ đến phân tram G Đàu tư vê hộ thống cung cấp điện chi chiếm phản ràt nhỏ, vào khoảng đến phàn tram tổng số vổn đâu tư xí nghiệp Nhưng ý nghía quan trọng cung cấp điện khỏng phải tỷ lê giá thành vồ vốn đàu tư, mà chỏ hệ thõng cung cáp điện bị ngùng trệ làm cho nhà máy ngừng sản xuất, gày nén thiệt hại không lường hết nên kinh tế quốc dãn Quán triệt đạc điểm đưa định hợp lý vè mức độ điện khí ho'a ngành kinh tẽ, vùng lãnh thô’ khác nhau, mức độ xãy dựng nguồn diện, mạng lưới truyftn tải phản phối, nhảm phục vụ dác lực nghiệp cơng nghiệp hóa, đại hóa đát nước Dạc biệt dôi với nước ta, sau nửa kỹ giành dược dộc lập, thấy rõ vai trò vị trí cồng nghiệp điện lực tồn niên kinh tế quốc dân quan trọng co' tính chất định Ngồi cân lưu ý việc sàn xuAt, truyẻn tải cung cấp điện nâng luôn thực theo kế hoạch chung khn khổ hệ thịng điện Hộ thong điện bao gồm khâu phát điện, truyẽn tải, cung cáp phân phối tới hộ dùng điộn Sau dây sẻ dề cập đến sỗ dạc điểm tùng khâu hệ thống điện 1.2 CÁC DẠNG NGUỒN ĐIỆN Nhà máy sản xuất điện nang gọi nhà máy điện Nhiên liệu dùng cho nhà máy diện tài nguyên thiên nhiên như: than đá than bun, khí, dàu, nước, gió, mạt trời, nâng lượng nguyên từ v.v Để làm quay máy phát điện, người ta phải dùng máy dộng lực sơ cấp máy nước, động dốt trong, tuabin khí, tuabin nhiệt, tuabin thủy lực v.v Tùy theo dạng nang lượng sử dụng cho máy động lực sơ cáp đó, người ta chia loại nhà máy điện sau: nhà mây nhiệt điện, nhà may diện nguyên tử, nhà máy thủy diện, nhà máy diện tuabin khí, nhà máy điộn cỏng suất không lớn lám nhà mây điện chạy bàng sức gió nhà máy diện mạt trời, nhà máy diện điêden, nhà máy diện địa nhiệt, nhã máy diện thủy triều v.v Sau giới thiệu vài nét nguyên lý làm việc vã ưu nhược điếm loại nhà máy điện chù yếu 1.2.1 NHA MÁY NHIỆT ĐIÊN Đây loại nhà máy điện kinh điển, sản lượng điện cùa loại nhà máy vân chiếm tỳ lệ quan trọng tổng sản lượng điện quổc gia nhà may nhiệt điện, biến đối nang lượng thực theo nguyên lý sau: Nhiệt nàng » Cơ nang - * Điện nang Nhiên liệu dùng để đót lị than đá, than bún, đốt, loại dhu nặng V.V Nhiệt nang làm nước bóc thành hơi, nước có nhiệt độ áp suất cao tác động lên cánh tuabin làm quay tuabin, nãng làm quay trục cùa máy phát máy phát phát điện nang Hlnh 1-1 Sơ dồ nguyên lý làm việc cùa nhả máy nhiệt diên trích hổi hộ thống phu tài nhiệt Nhưng nhà máy nhiệt diộn công suất lán thường xây dựng gần nguồn nhiên liệu (mỏ than, mỏ dàu) truyền tải điộn tới trung tâm phu tái Người ta phân nhà máy nhiệt điện ngưng nhà máy nhiệt diên trích Tại nhà máy nhiệt diện ngưng hơi, toàn nước lại (hinh 8- 19b) Khi đường dãy cung cấp điện cho phụ tài làm việc chế độ ngán hạn lặp lại (như càu trục, máy biến áp hàn v.v ), với khoảng thời gian đóng điện _ tđong thời gian cat điện tnghi’ a) thi đường cong biểu thị biến thiên nhiệt độ dây dẫn theo thời gian đường gãy khúc, mô tả bàng đường cong hỉnh 8- 19c Sờ dỉ đường cong có dạng gãy khúc vi chúng gồm co' đoạn nhiệt độ táng lên (lúc dóng điện) đoạn nhiệt độ giảm xuống (lúc cát điện nghỉ) xen kẽ chu kỳ làm việc Nếu dòng điện phụ tài vậy, làm việc chế độ liên tục, biến thiên nhiệt độ dây dẫn đường cong hỉnh 8- 19c, thấy ràng nhiệt độ dây dẫn tâng cao so với trường hợp làm việc chẽ' độ ngán hạn lặp lại Do đó, với tiết diện, phụ tải làm việc chế độ ngán hạn lạp lại thỉ dòng điện cho phép theo điều kiện phát, nóng lớn so với phụ tải lãm việc liên tục Hlnh 8-10 Phát nóng phụ tải làm việc dài hạn ngăn hạn lặp lại a, b- Biến thiên cùa dòng điên phụ tải; c- Đường cong phát nóng phụ tải làm việc dài hạn (1) làm việc ngắn hạn lặp lại (2) Nếu đường dây cung cấp điện cho thiết bị làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại, tính tốn ta phải quy dịng điện co’ lý lịch máy chế độ dài hạn, nghĩa với hệ sơ đóng điện a% = 100% Quy đổi ta co' dòng điện bé so với dòng điện ghi lý lịch mây thiết bị Vậy ta có: I = IH.Vã% đó: I|| Lã dõng điện lý lịch máy 435 a% hệ sơ đóng điện lặp lại bằng: Xttióng tị a% = ±ỉ-dóng 100 t